第一篇：雷達原理大作業(yè)

雷達目標識別技術(shù)綜述

1引言

目標識別是現(xiàn)代雷達技術(shù)發(fā)展的一個重要組成部分。對雷達目標識別的研究，在國內(nèi)外已經(jīng)形成熱點，但由于問題本身的復雜性，以及多干擾信號，特別是多噪聲干擾源存在的復雜電磁環(huán)境，雷達目標識別問題至今還沒有滿意的答案，尚無成熟的技術(shù)和方法。因此，對雷達目標識別技術(shù)的研究具有極其重要的軍事應用價值。本文將對雷達自動目標識別技術(shù)進行簡要回顧，討論目前理論研究和應用比較成功的幾類目標識別方法，以及應用于雷達目標識別中的模式識別技術(shù)，分析和討論問題的可能解決思路。

2雷達目標識別模型

雷達目標識別需要從目標的雷達回波中提取目標的有關(guān)信息標志和穩(wěn)定特征并判明其屬性。它根據(jù)目標的后向電磁散射來鑒別目標，是電磁散射的逆問題。利用目標在雷達遠區(qū)所產(chǎn)生的散射場的特征，可以獲得用于目標識別的信息，回波信號的幅值、相位、頻率和極化等均可被利用。對獲取的目標信息進行計算機處理，與已知目標的特性進行比較，從而達到自動識別目標的目的。識別過程分成三個步驟：目標的數(shù)據(jù)獲取、特征提取和分類判決。相應模型如圖“所示。

整個識別過程可以分為兩個階段：訓練（或設計）階段和識別階段。前者用一定數(shù)量的訓練樣本進行分類器的設計或訓練，后者用所設計或訓練的分類器對待識別的樣本進行分類決策。

訓練數(shù)據(jù)獲取是對各已知目標進行測量，取得目標的訓練數(shù)據(jù)。測試數(shù)據(jù)獲取是獲得未知種類目標的測量數(shù)據(jù)；測量數(shù)據(jù)的獲得可采用目標的靶場動態(tài)測量、外場靜態(tài)測量、微波暗室縮比模型等。特征提取模塊從目標回波數(shù)據(jù)中提取出對分類識別有用的目標特征信息。特征空間壓縮與變換模塊對特征信息進行特征空間維數(shù)壓縮與變換，得到具有高同類聚合性的訓練樣本進行分類器的設計。類間可分離性的特征。分類器設計模塊根據(jù)已知類別目標分類模塊完成對未知目標的分類判決。

3雷達目標識別技術(shù)回顧

雷達目標識別的研究始于”#世紀$#年代。早期雷達目標特征信號的研究工作主要是研究雷達目標的有效散射截面積。但是，對形狀不同、性質(zhì)各異的各類目標，籠統(tǒng)用一個有效散射截面積來描述，就顯得過于粗糙，也難以實現(xiàn)有效識別。幾十年來，隨著電磁散射理論的不斷發(fā)展以及雷達技術(shù)的不斷提高，在先進的現(xiàn)代信號處理技術(shù)條件下，許多可資識別的雷達目標特征信號相繼被發(fā)現(xiàn)，從而建立起了相應的目標識別理論和技術(shù)。近年來理論研究和實際應用比較成功的目標識別方法有以下4類。

3.1基于目標運動的回波起伏和調(diào)制譜特性的目標識別

這類方法大都基于目前廣泛使用的雷達時域一維目標回波波形，抽取波形序列中包含的目標特征信息來實現(xiàn)目標分類。這類研究已獲得一些成功應用。(1)利用目標回波起伏特性的識別

空中目標對低分辨力雷達來講可以看作點目標，其運動過程中，目標回波的幅度相位隨目標對雷達的相對姿態(tài)的不同而變化，根據(jù)目標回波的幅度與相位的變化過程，判斷其形狀，對復信息數(shù)據(jù)進一步分析，可以判斷目標的運動情況(2)利用動態(tài)目標的調(diào)制譜特性的識別

動態(tài)目標如飛機的螺旋槳或噴氣發(fā)動機旋轉(zhuǎn)葉片、直升機的旋翼等目標結(jié)構(gòu)的周期運動，產(chǎn)生對雷達回波的周期性調(diào)制。不同目標的周期性調(diào)制譜差異很大，因而可用于目標識別。詳細分析了噴氣發(fā)動機的調(diào)制現(xiàn)象，并建立了相應的數(shù)學模型，為利用JEM效應進行目標識別奠定了理論基礎。

3.2基于極點分布的目標識別

目標的自然諧振頻率又稱為目標極點，“極點”和“散射中心”分別是在諧振區(qū)和光學區(qū)建立起來的基本概念。目標極點分布只決定于目標形狀和固有特性，與雷達的觀測方向（目標姿態(tài)）及雷達的極化方式無關(guān)，因而給雷達目標識別帶來了很大方便。

除了直接求目標的極點外，由于目標的極點與目標的頻率響應存在一一對應的關(guān)系，人們還研究了由目標的頻域響應來識別目標的方法，典型方法有，從目標的頻域響應來識別目標的方法；獲取目標極點的頻域Prony法；由于頻域法的目標極點估算精度同樣受到噪聲和雜波的限制，具有改善作用的數(shù)據(jù)多重組合法被提出。

為避開需要實時地直接從含噪的目標散射數(shù)據(jù)中提取目標的極點，基于波形綜合技術(shù)的目標識別方法被得到廣泛重視。它將接收到的目標散射信號回波與綜合出來的代表目標的特征波形進行數(shù)字卷積，再根據(jù)卷積輸出的特征來判別目標。E-脈沖法、頻域極大極小擬合匹配法等，都避開了直接提取目標極點，減小了運算量。

3.3基于高分辨力雷達成像的目標識別

借助高分辨力雷達對目標進行一維或二維距離成像，或采用合成孔徑雷達或逆合成孔徑雷達對目標成像得到二維雷達圖像，可獲取目標的形狀結(jié)構(gòu)信息。

由于一維距離像的獲取相對簡單，利用一維距離像進行目標識別的方法在;#年代以后被得到廣泛重視和深入研究?；谝痪S距離像的目標識別方法，在艦船目標、坦克、車輛等地面目標、飛機目標識別中分別獲得了較高的正確識別率。由于目標的一維距離像常會受目標之間、目標各散射點之間的相互干涉、合成等交叉項的影響，限制了識別率的提高，因而雙距離像方法被提出并獲得了較高的識別率。為改善目標識別的性能，可以將目標一維距離像與其它目標特征（如極化特征）相結(jié)合。對于基于二維雷達圖像的目標識別，可利用圖象識別技術(shù)來進行，這是目標識別領域中最為直觀的識別方法，但是如何獲得高質(zhì)量的目標二維圖像是進行目標識別的首先要解決的問題。

3.4基于極化特征的目標識別

極化是描述電磁波的重要參量之一，它描述了電磁波的矢量特征。極化特征是與目標形狀本質(zhì)有密切聯(lián)系的特征。任何目標對照射的電磁波都有特定的極化變換作用，其變換關(guān)系由目標的形狀、尺寸、結(jié)構(gòu)和取向所決定。測量出不同目標對各種極化波的變極化響應，能夠形成一個特征空間，就可對目標進行識別。極化散射矩陣（復二維矩陣）完全表征了目標在特定姿態(tài)和輻射源頻率下的極化散射特性。對目標幾何形狀與目標極化特性的關(guān)系的研究結(jié)果表明，光學區(qū)目標的極化散射矩陣反映了目標鏡面曲率差等精密物理結(jié)構(gòu)特性。

經(jīng)過近20年的發(fā)展，已經(jīng)出現(xiàn)了許多種利用極化信息進行雷達目標識別的方法，其主要方法分為：

1）根據(jù)極化散射矩陣識別目標根據(jù)極化散射矩陣來識別目標是利用極化信息識別目標的基本方法。具體分為：根據(jù)不同極化狀態(tài)下目標截面積的對比來識別目標；根據(jù)從目標極化散射矩陣中導出的目標極化參數(shù)集（極化不變量）來識別目標；根據(jù)目標的最佳極化或極化叉來識別目標。

由于不同姿態(tài)角下目標極化特性的改變，限制了根據(jù)極化散射矩陣及其派生參數(shù)識別目標的有效性，使之只能應用于簡單幾何形體目標，或與其它識別方法結(jié)合使用。

2)利用目標形狀的極化重構(gòu)識別目標對低分辨力雷達，不能區(qū)分目標上各個散射中心的回波，只能從它們的綜合信號中提取極化特征，因而只能從整體上對簡單形體的目標加以粗略的識別。

對高分辨力雷達，目標回波可分解為目標上各個主要散射中心的回波分量。對復雜形狀目標的極化重構(gòu)，就是利用高分辨力雷達區(qū)分出各個散射中心的回波，分別提取其極化信息。在對各個散射中心分別作出形狀判斷（可以利用目標的極化散射矩陣，或利用目標的繆勒矩陣中各個元素同目標形狀的關(guān)系）后，依據(jù)其相對位置關(guān)系，組合成目標的整體形狀。最后同已知目標數(shù)據(jù)庫相比較，得到識別結(jié)果。

3)與成像技術(shù)相結(jié)合的目標識別結(jié)合SAR和ISAR成像，在相應雷達上加裝變極化裝置，從而可以利用極化信息或?qū)O化信息與已有的圖象識別技術(shù)相結(jié)合，對每一像素進行更有效的識別。

3.5各種特征識別方法對雷達的要求

不同的識別方法對雷達系統(tǒng)有著不同的要求。基于目標運動的回波起伏和調(diào)制譜特性的目標識別方法對雷達沒有特殊的要求，它是在現(xiàn)有雷達的基礎上，利用目標運動所引起的回波起伏特性和動態(tài)目標的調(diào)制譜特性，并結(jié)合雷達所能獲取的目標空間坐標及運動參數(shù)（如目標高度、速度、航跡等）來進行目標識別，因而主要用于低分辨雷達的目標識別。

基于極點分布的目標識別方法可分為時域和頻域方法。時域方法提取目標極點要求雷達的發(fā)射信號帶寬足夠?qū)?，以保證由目標的瞬態(tài)響應中能夠獲得正確的目標極點；頻域方法則要求雷達能夠發(fā)射多種頻率的電磁波以獲取目標的頻率響應。

基于高分辨力雷達成像的目標識別方法要求雷達不僅具有高的距離分辨力（對于一維距離像方法）而且具有高的角分辨力（對于二維距離像方法），這就要求采用寬帶高分辨、合成孔徑或逆合成孔徑雷達?；谀繕藰O化特征的目標識別方法要求雷達能夠測量目標對不同極化方向的入射電磁波的極化散射特性、雷達具有變極化特性，這增加了雷達系統(tǒng)的復雜性，限制了其應用。

4用于雷達目標識別中的模式識別技術(shù)

進行雷達目標識別，必須依靠有效的目標特征分類技術(shù)（模式識別技術(shù)）。模式識別技術(shù)的發(fā)展為雷達目標識別的研究提供了有利的條件。統(tǒng)計模式識別方法、模糊模式識別方法、基于模型和基于知識的模式識別方法以及神經(jīng)網(wǎng)絡模式識別方法等在雷達目標識別中均有成功的應用。

4.1統(tǒng)計模式識別方法

統(tǒng)計模式識別是傳統(tǒng)的模式識別方法，也是雷達目標識別中最常用到的特征分類方法，它是一種根據(jù)已知樣本的統(tǒng)計特性來對未知類別樣本進行分類的方法。其基本思想是用"維特征矢量表征目標模式，并通過對樣本的學習，估計出特征矢量的概率分布密度函數(shù)，在某種最優(yōu)準則下，利用特征矢量的統(tǒng)計知識來構(gòu)造判別函數(shù)，從而在保證分類誤差概率最小的條件下，對目標進行分類。

4.2模糊模式識別方法

在雷達目標識別中，由于噪聲對目標背景的污染，目標信息轉(zhuǎn)換過程中特征信息的隨機交迭，目標信息隨時間、距離、方位和姿態(tài)等因素的變化都可引起信息的模糊及目標特征的畸變，影響目標識別的效果。

在模糊集理論基礎上發(fā)展起來的模糊模式識別技術(shù)，適于描述目標特征存在不同程度的不確定性。在目標識別過程中，模糊模式識別技術(shù)通過將數(shù)值變換提取的目標特征轉(zhuǎn)換成由模糊集及隸屬函數(shù)表征，再通過模糊關(guān)系和模糊推理等對目標的所屬關(guān)系加以判定。

因此，模糊模式識別技術(shù)可以有效地完成一些傳統(tǒng)模式識別中遇到的難題，近年來得到了廣泛的研究。

4.3基于模型和基于知識的模式識別方法

基于模型的模式識別方法是用一種數(shù)學模型來表示從目標樣本空間或特征空間中獲取的、描述目標固有特性的各種關(guān)系準則。在建模過程中，除了利用目標的物理特性外，還運用了特征之間的符號關(guān)系準則，如特征隨姿態(tài)角變化的規(guī)律等，因此，基于模型的的模式識別方法在一定程度上改善了傳統(tǒng)的統(tǒng)計模式識別方法中信息利用率不高的缺點。目前也有不少人在致力于基于模型的目標識別方法的研究.基于知識的模式識別方法是結(jié)合人工智能技術(shù)的識別方法。它把人們在實踐中逐步積累的知識和經(jīng)驗用簡單的推理規(guī)則加以表述，并轉(zhuǎn)換為計算機語言，利用這些規(guī)則可以獲得與專家有同樣識別效果的模式識別結(jié)果。

基于模型的方法常與基于知識的方法相結(jié)合，通過建立的目標模型庫與相應的推理規(guī)則相結(jié)合完成目標的分類識別。

4.4神經(jīng)網(wǎng)絡模式識別方法

人工神經(jīng)網(wǎng)絡ANN和生物神經(jīng)系統(tǒng)之間有著內(nèi)在的聯(lián)系，能夠在有限領域內(nèi)模擬人腦加工、存儲與搜索信息的機制來解決某些特定的問題。它具有自適應、自組織、自學習能力，可以處理一些環(huán)境信息十分復雜、背景知識不清楚的問題，通過對樣本的學習建立起記憶，然后將未知模式判為其最為接近的記憶。由于其自身的上述特點，模式識別是神經(jīng)網(wǎng)絡技術(shù)應用得最為廣泛的領域之一。

由于雷達目標特征信息在模式空間中的分布常常極為復雜，要獲得其先驗統(tǒng)計知識并用傳統(tǒng)的模式識別方法來實現(xiàn)目標識別很困難。ANN可以通過學習獲得目標特征信號在模式空間中的分布，因此在目標識別的預處理、特征提取、模式分類的整個過程中均有初步的應用。近%1年來，ANN用于雷達目標識別得到了廣泛的重視。

總之，先進的模式識別方法對于提高、改善雷達自動目標識別系統(tǒng)的性能將起到至關(guān)重要的作用，對它的進一步研究將具有重要的意義。

第二篇：西電雷達原理大作業(yè)

雷達原理大作業(yè)

姓名： 學號： 0211 時間：2013年11月

一． 匹配濾波器原理

1.通常對最佳線性濾波器的設計有兩種準則：

使濾波器輸出的信號波形與發(fā)送信號波形之間的均方誤差最小，由此而導出的最佳線性濾波器稱為維納濾波器；

使濾波器輸出信噪比在某一特定時刻達到最大，由此而導出的最佳線性濾波器稱為匹配濾波器。

最佳估值的準則：輸出信噪比達到最大 典型應用：雷達系統(tǒng)中的最佳接收技術(shù)

系統(tǒng)模型：

輸入信號和噪聲

設有用輸入信號s(t)，功率譜密度函數(shù)是： Ps(f)設輸入噪聲n(t)，功率譜密度函數(shù)是： Pn(f)接收系統(tǒng)

相應的轉(zhuǎn)移函數(shù)是：h(t), H(f)輸出信號和噪聲：

信號的輸出是：

ys(t)系統(tǒng)分析：

輸出信號的頻譜和對應的信號，輸出信號的功率譜和平均功率：

在 t 1 = t 時刻，輸出的信噪比是：

最佳接收匹配濾波器：構(gòu)造接收系統(tǒng)匹配濾波器H(f)，使得濾波器輸出信噪比最大

假設線性濾波器的輸入端是信號與噪聲的疊加s(t)?x(t)?n(t)，且假設噪聲n(t)是白噪聲，其功率譜密度

Pn(f)?N02，信號的頻譜為X(f)。

問題：設計一個濾波器使輸出端的信噪比在某時刻t0達到最大。假設該濾波器的系統(tǒng)響應函數(shù)為H(f)，系統(tǒng)沖擊響應為h(t)，則 輸出信號 y(t)?s0(t)?nO(t)其中，s0(t)??x(?)h(t??)d???????，So(f)?X(f)H(f)

so(t)??X(f)H(f)ej2?ftdf

2t|s(t)|000所以在時刻，信號的功率為

輸出噪聲的功率譜密度

Pno(f)??N0|H(f)|22

輸出噪聲平均功率為

Pn??N0|H(f)|2df??2

所以t0時刻輸出的信噪比為：

r0?|s0(t0)|2Pn?|????X(f)H(f)ej2?ftdf|20?2????N02

??|H(f)|2df根據(jù)Schwarts不等式，|?X(f)Y(f)df|??|X(f)|df?|Y(f)|2df?????2?

可以得到

r0?????|X(f)|2dfN02?2EsN0

*?j2?ft0H(f)?KX(f)e當時等式成立。

*?j2?ft0H(f)?KX(f)e因此，如果設計一個濾波器，它的系統(tǒng)響應函數(shù)為時，濾波器輸出信噪比最大。

一． 線性調(diào)頻信號匹配濾波器的輸出特性：

線性調(diào)頻脈沖信號具有以下特點：

(1)、具有近似矩形的幅頻特性。

(2)、具有平方律的相頻特性，它是設計匹配濾波器時主要考慮的部分。

(3)、具有可以選擇的時寬帶乘積。普通脈沖雷達的信號是單一載頻脈沖信號，它的時寬乘積是固定的，大約等于1，而線性調(diào)頻脈沖信號的時寬帶乘積可以做得很寬。

匹配濾波器的輸出信號為：

其中，R(t)為輸入信號s(t)的自相關(guān)函數(shù)。

上式表明，匹配濾波器的輸出波形是輸入信號s(t)自相關(guān)函數(shù)的K 倍。因此，匹配濾波器可以看成是一個計算輸入信號自相關(guān)函數(shù)的相關(guān)器，其在t 0時刻得到最大輸出信噪比：

由于輸出信噪比與常數(shù)K 無關(guān)，所以通常取K = 1。

三．匹配濾波實現(xiàn)方法

1.仿真模型組成框圖：

加窗處理是為了抑制距離旁瓣。常用的窗函數(shù)包括矩形窗、漢寧窗、海明窗、布萊克曼窗、凱澤窗、切比雪夫窗等。

2.實現(xiàn)代碼： clear all;signal=zeros(1,300);k=0.001;%產(chǎn)生線性調(diào)頻信號 for i=50:250 signal(i)=exp(j*pi*k*(i-150)^2);end l=1:300;plot(l,real(signal));%線性調(diào)頻信號的圖像 title('線性調(diào)頻信號的圖像');match=zeros(1,300);%構(gòu)造匹配濾波器 for i=1:201 match(i)=exp(-j*pi*k*(i-100)^2);end l=1:300;figure;plot(l,real(match));%匹配濾波器的圖像 title('匹配濾波器的圖像')s_out=ifft(fft(signal,512).*fft(match,512),512);%產(chǎn)生輸出信號 figure;plot(abs(s_out));title('輸出信號的圖像');四． 匹配濾波器的作用：

1．提高信噪比。毫不夸張地說，任何電子系統(tǒng)都有匹配濾波或近似匹配濾波的環(huán)節(jié)，目的是提高信噪比。

2．對于大時間帶寬積信號，匹配濾波等效于脈沖壓縮。因此可以提高雷達或聲納的距離分辨率和距離測量精度。在擴頻通信中，可以實現(xiàn)解擴。

五．仿真結(jié)果：

第三篇：檢測曲線 雷達原理大作業(yè)

型目標檢測曲線仿真

姓 名： 楊寧 學 號：14020181051

專 業(yè)： 電子信息工程 學 院： 電子工程學院

swerlingI

一、基本原理：

（1）第一類稱SwerlingⅠ型, 慢起伏, 瑞利分布。

接收到的目標回波在任意一次掃描期間都是恒定的(完全相關(guān)), 但是從一次掃描到下一次掃描是獨立的(不相關(guān)的)。假設不計天線波束形狀對回波振幅的影響, 截面積σ的概率密度函數(shù)服從以下分布:

1p(?)?e????式中，σ為目標起伏全過程的平均值。式(5.4.14)表示截面積σ按指數(shù)函數(shù)分布, 目標截面積與回波功率成比例, 而回波振幅A的分布則為瑞利分布。由于A2=σ, 即得到

Ap(A)?2A0?A2???2??2A0?1（2）第二類稱SwerlingⅡ型, 快起伏, 瑞利分布。

目標截面積的概率分布為快起伏, 假定脈沖與脈沖間的起伏是統(tǒng)計獨立的。

（3）第三類稱SwerlingⅢ型, 慢起伏, 截面積的概率密度函數(shù)為

p(?)??2??exp?2??????4?這類截面積起伏所對應的回波振幅A滿足以下概率密度函數(shù)(A2=σ):

且有σ=4A20/3。

（4）第四類稱SwerlingⅣ型, 快起伏。

?3A2?9A3p(A)?exp??2?2A04?2A0?第一、二類情況截面積的概率分布, 適用于復雜目標是由大量近似相等單元散射體組成的情況, 雖然理論上要求獨立散射體的數(shù)量很大, 實際上只需四五個即可。許多復雜目標的截面積如飛機, 就屬于這一類型。

第三、四類情況截面積的概率分布, 適用于目標具有一個較大反射體和許多小反射體合成, 或者一個大的反射體在方位上有小變化的情況。用上述四類起伏模型時, 代入雷達方程中的雷達截面積是其平均值σ。

本次主要對swerling I型目標的檢測概率曲線進行仿真。

二、仿真設計：

Swerling I 型目標的特點是目標回波在任意一次掃描期間都是恒定的（完全相關(guān)），但是從一次掃描到下一次掃描是獨立的（不相關(guān)的）。下面在虛警概率為1e-8的情況下仿真其檢測曲線，結(jié)果如下圖所示：

三、源程序：

主函數(shù)部分：

clear all SNRdB=-10:0.5:20;SNR=10.^(SNRdB/10);N=10;i=1;Pd1(i,:)=Pd_swerling1(N);

這個函數(shù)用來得出Pd的表達式。

function Pd=Pd_swerling1(N)SNRdB=-10:0.5:20;SNR=10.^(SNRdB/10);%信噪比 n=length(SNR);Pf=1e-8;

T=threshold(Pf,N);%調(diào)用threshold(Pf,N)計算門限

Pd=(1+1./(N*SNR)).^(N-1).*exp(-T./(1+N*SNR));這個函數(shù)用于迭代得出門限。

function T=threshold(Pf,N)

Nf = N * log(2)/ Pf;

sqrtPf = sqrt(-log10(Pf));sqrtN = sqrt(N);

T0=N-sqrtN+2.3*sqrtPf*(sqrtPf+sqrtN-1.0);%遞歸初值 T=T0;delta=10000;eps=1e-8;

while(abs(delta)>= T0)igf = gammainc(T0,N);num=0.5^(N/Nf)-igf;temp=1;

for i=1:N-1;%由于N取大值時計算易發(fā)散，所以將階乘（N-1）！分解計算

temp1=T0/i/exp(1);temp=temp*temp1;end deno = exp(-T0+N-1)*temp;

T =T0+(num/(deno+eps));delta = abs(T-T0)* 10000.0;T0=T;end

第四篇：雷達原理作業(yè)4-2016

《雷達原理》作業(yè)，No.4 遞交日期：2016.4.20

1.對固定目標和運動目標的相干脈沖多普勒雷達回波，分別通過相位檢波器后，輸出信號的主要區(qū)別是，回波脈沖在距離顯示器上的主要區(qū)別是.。

2、雷達動目標顯示系統(tǒng)的作用是，常用的實現(xiàn)動目標顯示的方法是。

3、雷達的盲速效應是指，出現(xiàn)盲速的條件是

，要提高第一等效盲速，采取的措施有

，頻閃效應是指

，出現(xiàn)頻閃的條件是。

4、對于PRF為1KHz、波長3cm的脈沖多普勒雷達，它的第一盲速為()米/秒，當目標速度大于()米/秒時，會出現(xiàn)頻閃效應。為了消除盲速現(xiàn)象，可以采用()。

5.MTI濾波器的凹口寬度應該()，通帶內(nèi)的頻響要求()。

6.在MTD中，如果采用N=256的濾波器組，PRF為1KHz，則能檢測運動目標的分辨率是（）；與MTI系統(tǒng)相比，其信噪比提高了（）倍，分辨力提高了（）倍。

7.說明采用參差重復頻率提高第一盲速的基本原理。

8.如果雷達系統(tǒng)的PRF為1 KHz，工作頻率為3 GHz, 氣象雜波（云）的徑向運動速度為10m/s，試設計一個一階的MTI對消器。

9.若目標的最大徑向速度為120m/s，雷達的工作波長為2cm，脈沖重復頻率為1500Hz，則雷達對該目標測量時，會不會出現(xiàn)盲速和頻閃現(xiàn)象？為什么？

10.什么是點盲相？什么是連續(xù)盲相？試畫出點盲相和連續(xù)盲相出現(xiàn)時鑒相器的矢量圖。

11.作圖描述地面雷達的雜波和動目標頻譜，并以一次對消器為例說明MTI處理的基本原理。比較一次對消器和二次對消器的基本結(jié)構(gòu)及濾波特性，說明二次對消器在抑制固定雜波上的優(yōu)點。

第五篇：雷達原理論文

雷達原理論文

姓名： 班級： 學號：

指導老師：

2014年3月

雷達的隱身與反隱身技術(shù)

在現(xiàn)代戰(zhàn)爭中，隱身和反隱身技術(shù)具有重要作用和戰(zhàn)略意義, 上個世紀的局部戰(zhàn)爭已充分證實了這一點，如美國的F-117飛機在1989年入侵巴拿馬和1991年轟炸伊拉克的戰(zhàn)爭中大顯神威, 這就是隱身技術(shù)應用的成功實例。隱身技術(shù)的迅速發(fā)展對戰(zhàn)略和戰(zhàn)術(shù)防御系統(tǒng)提出了嚴峻挑戰(zhàn),迫使人們考慮如何摧毀隱身兵器并研究反隱身技術(shù)。

隱身與反隱身技術(shù)越來越受到人們的重視。目前應用于武器系統(tǒng)中的探測手段有雷達、紅外、激光和聲波等,而雷達在各種探測器中占有相當重要的地位,因此研究雷達的隱身和反隱身技術(shù)勢在必行。

雷達基本原理

雷達發(fā)射機輸出的功率饋送到天線，由天線將能量以電磁波的形式輻射到空間，電磁波脈沖在空間傳輸過程中遇到目標會產(chǎn)生反射，雷達就是利用目標對電磁波的反射、應答等來發(fā)現(xiàn)目標的。但雷達的探測距離有一定范圍,雷達探測的基本原理和系統(tǒng)特征可以用雷達方程來描述:

Rmax?42PGG??ttr?4??3Smin

式中：Pt為雷達發(fā)射功率，Smin 為雷達最小可檢測信號，Gt為發(fā)射天線的增益，Gr為接收天線的增益，?為雷達工作波長，?為目標的雷達散射截面積（RCS）。

雷達截面積是目標對入射雷達波呈現(xiàn)的有效散射面積。從公式中可以看出雷

1達最大作用距離Rmax與目標的雷達截面積?的 次方成正比。因此,要減小雷達

4的最大作用距離可以通過減小目標的RCS 來實現(xiàn)。目前用來減小目標RCS的主要途徑有兩種：一是改變飛機的外形和結(jié)構(gòu)，稱之為外形隱身；二是采用吸收雷達波的涂敷材料和結(jié)構(gòu)材料，稱之為材料隱身。

雷達隱身技術(shù)

雷達隱形技術(shù)是一種不讓雷達觀測到的技術(shù)和方法，用于對付雷達偵察。這是一種最早出現(xiàn)、最常用的隱形技術(shù)，廣泛應用于各種隱形武器上2

1)雷達隱形技術(shù)原理

雷達隱形技術(shù)原理是通過降低己方目標的雷達散射截面RCS,達到隱形目的.所謂目標的雷達散射截面RCS，就是定量表征目標散射強弱的物理量.目標的雷達散射截面RCS,越小，雷達接收能量越小，因而使敵方偵察雷達難于對己方目標作出正確的判斷,從而達到隱形目的。(2)減少雷達散射截面的途徑

一是采用材料隱形技術(shù)，即采用吸波材料或透波材料，使目標不反射或少反射雷達波，以降低目標的雷達散射截面RCS。雷達吸波材料是抑制目標鏡面反射最有效的方法，早在二戰(zhàn)后期，德國潛艇的潛望鏡上就涂敷了吸波材料。這就是雷達隱形的初次嘗試?，F(xiàn)在吸波材料技術(shù)種類很多，一般采用鉛鐵金屬粉、不銹鋼纖維、石墨粉、鐵氧體等具有特殊電磁性能的物質(zhì)來制成，它們具有吸波雷達波的特性。吸波材料按其使用方法可分為涂料型和結(jié)構(gòu)型。目前廣泛使用的涂料型鐵氧體吸波材料可大幅度降低反射回波。

二是采用外形隱形技術(shù)，即對己方的武器裝備采用特殊的形狀，以降低目標的雷達散射截面RCS。外形隱形技術(shù)歷史不長，發(fā)展很快，應用十分廣泛。目前已成為隱形技術(shù)中最重要和最有效的技術(shù)途徑。所謂外形隱形技術(shù)，就是合理地設計武器裝備的外形，以降低目標的雷達散射截面RCS；同時使目標的回波偏離偵察雷達的視向。

對飛行器而言，最重要的威脅方向通常是在鼻錐方向某一角度范圍內(nèi)，因此多以減小飛行器頭部方向RCS為重點。由于外形技術(shù)與飛行器的氣動性能直接相關(guān)，有時會影響其飛行速度和機動性等，因此二者必須進行折中處理。例如：隱形飛機F117A就是采用以外形技術(shù)為主、吸波材料為輔的隱形方案。其形狀是一個前后緣不平行的復雜多面體，飛機大部分表面都后傾，與垂直方向呈大于30°角，并采用大后掠角機翼和V形雙垂尾。這種奇特外形使F117A在飛行過程中，雷達上下散射，產(chǎn)生時隱時現(xiàn)的微弱回波，雷達很難探測到這些信號，這就大大降低了F117A的雷達散射截面RCS，提高了其隱形效果。

雷達反隱身技術(shù)

反隱身技術(shù)是研究如何使隱身措施的效果降低甚至失效的技術(shù)。雷達隱身是主要發(fā)展和使用的隱身技術(shù)，因此反雷達隱身也是當前重點發(fā)展的反隱身技術(shù)。

電磁隱形的核心問題在于降低RCS。因為RCS越小,雷達就越難對目標做出正確判斷。削減 RCS的方法多種多樣,但大體上不外乎隱身材料和外形設計這兩大方向。因此 ,雷達反隱身技術(shù)的研究也不外乎圍繞這兩大方向來開展。

1.采用長波或毫米波雷達

長波雷達可以對付隱身飛機的外形調(diào)整設計及現(xiàn)用的RAM(雷達吸波材料),使得隱身飛機外形設計與RAM涂層厚度有難以實現(xiàn)的過高要求。目前發(fā)展很快的長波雷達是OTH(超視距)雷達,其工作波長達10m～60m(頻率為 5MHz～28MHz),完全在正常雷達工作波段范圍之外。這種雷達靠諧振效應探測大多數(shù)目標,幾乎不受現(xiàn)有RAM的影響。毫米波雷達是反隱身技術(shù)的有效途徑。由于頻率為30 GHz, 94 GHz,140GHz的毫米波在目前隱身技術(shù)所能對抗的波段之外,同時毫米波雷達具有天線波束窄、分辨率高、頻帶寬、抗干擾力強并對目標細節(jié)反應敏感等特點,使得目標外形圖像可在雷達熒屏上直接顯示出來,因而具有反隱身能力。目前對長波或毫米波雷達主要研究解決如下問題: VHF雷達(頻率160MHz～180MHz、波長1.65m～1.90m)在探測低飛目標或?qū)Ω度斯じ蓴_時存在嚴重問題；OTH雷達提供的跟蹤和定位數(shù)據(jù)不夠精確;毫米波雷達(頻率約為 94 GHz)探測概率不高。

2.采用雙/多基地雷達

雙 /多基地雷達系統(tǒng)是將發(fā)射機和接收機分臵在2個或2個以上不同的站址,其中包括地面、空中、海上或衛(wèi)星等多種平臺。利用遠離發(fā)射機的接收機接收隱身飛機偏轉(zhuǎn)的雷達波,從側(cè)面探測隱身目標,并因無源而不會受到反輻射導彈的威脅。目前正在研究解決的主要問題是,不論是雙站還是多站雷達,接收機都必須在發(fā)射波束的作用范圍之內(nèi)并與發(fā)射機精確同步。解決這個問題的一個辦法是,采用廣角天線并利用GPS。

3.采用無載頻超寬波段雷達

無載頻超寬波段雷達被稱為“反隱身雷達”,無載頻脈沖可覆蓋 L、S、C等波段。產(chǎn)生這種脈沖的小型低功率雷達已廣泛用于民用。目前,正是積極探索適用于防空的無載頻超寬波段雷達,以及研究解決提高無載頻超寬波段雷達平均功率和在沒有載頻引導下保證寬波段接收機能區(qū)分出噪聲與目標回波的問題。

4.采用激光雷達和紅外探測系統(tǒng)

由于隱身飛機主要是針對雷達電磁波隱身,其聲、光、紅外隱身效果較之雷達隱身相差很大,所以采用光學、紅外、紫外探測器 ,可彌補雷達探測的缺陷。英國宇航公司曾將“輕劍” 雷達改裝成光電跟蹤系統(tǒng),在6 km的距離上截獲和跟蹤了 B-2隱形轟炸機。目前正在研究解決的主要問題是 ,提高其作用距離以及在惡劣環(huán)境下的使用效能。

5.發(fā)展空基或天基平臺雷達

隱身飛行器的隱身重點一般放在鼻錐方向±45°角范圍內(nèi)。因此,將探測系統(tǒng)安裝在空中或衛(wèi)星上進行俯視 ,可提高探測雷達截面較小目標的概率。美空軍的 E-3A預警機和海軍正在研制的“鉆石眼”預警機以及高空預警氣球,都能有效地探測隱身目標。美國還正在研制預警飛艇、預警直升機、預警衛(wèi)星等。此外 ,俄羅斯、英國、印度等國都很重視發(fā)展預警機的工作。

中國在雷達反隱身技術(shù)上也取得了一定的突破。

中國曾展出過一款“諧振雷達”，據(jù)稱，該雷達是一種新概念雷達，利用電磁諧振現(xiàn)象使目標回波信號增強10-100倍，可連續(xù)觀察和跟蹤飛機、隱身飛機、衛(wèi)星、導彈等多種飛行目標和水面目標，有目標識別能力。成為入侵目標的克星，可以提供距離量程為600-2000公里的多種規(guī)格。

隱身技術(shù)與反隱身技術(shù)之間的競爭，最終將會使得兩種技術(shù)相互促進，共同發(fā)展。任何一方的技術(shù)突破帶來的失衡必然會導致另一方技術(shù)的奮起直追。技術(shù)上的領先和創(chuàng)新將是未來戰(zhàn)爭中出奇制勝的法寶。